一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法技术

本发明专利技术公开了基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，首先，通过电源控制系统对电泳槽电源发出指令，使核酸条带在琼脂糖凝胶中发生移动和分离，电泳后点亮能够使核酸条带发光的激发光光源，通过可沿滑轨移动的机械手架上搭载的切胶机械手上的图像识别系统，判断核酸条带在凝胶上的位置，大小和亮度等参数，向切胶机械手发出指令决定目标条带是否切割并收集，切胶完成后，机械控制系统向可沿滑轨移动的机械手架上搭载的移液机械手发指令，移液机械手依次完成溶胶，吸附，漂洗和洗脱等自动化核酸回收操作。本发明专利技术可以实现核酸切胶回收的自动化，具有全自动化完成，安全无毒，高效等。同时，本发现可以扩展到其它生命科学领域的核酸纯化和回收。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法
本专利技术涉及生命科学领域的核酸切胶和回收，尤其涉及一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法。
技术介绍
核酸是生命的最基本物质之一，可分为DNA和RNA两类，广泛存在于动物、植物细胞、微生物等所有生命体内。不仅起着储存和传递遗传信息的作用，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。核酸的纯化回收是生化实验室的一项常规操作,也是基因分析过程中的关键步骤。基因分析过程中常常需要将特定的核片段从混合样品中分离和提取出来,用于后续操作(如Southern杂交,PCR扩增,限制性酶切分析,DNA测序,基因治疗等)[Horn,N.A.；Meek,J.A.；Budahazi,G.；Marquet,M.Hum.GeneTher.1995,6,565.；Becker,S.；Franco，J.R.；Simarro,P.P.；Stich,A.；Abel,P.M.；Steverding,D.Diagn.Microbiol.Infect.Dis.2004,50,193.].因此,核酸的纯化回收效果直接影响到整个基因分析过程的进程和结果.目前，核酸分子纯化回收的方法主要有两种,一种是常规的实验室方法:电泳→切胶→溶胶→酚氯仿抽提→乙醇沉淀→溶解,这种方法操作步骤繁琐,对操作人员的技术和熟练程度有一定要求，且涉及有毒化学试剂,并存在样品损失,不适于微量样品的纯化回收[Harwood,A.J.BasicDNAandRNAProtocols,HumanaPress,Totawa,NewJersey,1996,pp.160～166.；Ausubel,F.M.；Brent,R.；Kingston,R.E.；Moore,D.D.；Seidman,J.G.；Smith,J.A.；Struhl,K.ShortProtocolsinMolecularBiology,JohnWiley&Sons,Inc.,Publishers,NewJersey,2000,pp.218～223.]。另一种方法是商品试剂盒方法:电泳→切胶→溶胶→吸附→洗脱溶解,这种方法同样步骤繁琐也对操作人员有一定技术要求。两种方法中的第一步是电泳，目前常用的是琼脂糖凝胶电泳，琼脂糖凝胶电泳是用琼脂糖作支持介质的一种电泳方法。其分析原理与其他支持物电泳最主要区别是：它兼有“分子筛”和“电泳”的双重作用。琼脂糖凝胶具有网络结构，物质分子通过时会受到阻力，大分子物质在涌动时受到的阻力大，因此在凝胶电泳中，带电颗粒的分离不仅取决于净电荷的性质和数量，而且还取决于分子大小，这就大大提高了分辨能力。但由于其孔径相比于蛋白质太大，对大多数蛋白质来说其分子筛效应微不足道，现广泛应用于核酸的研究中。蛋白质和核酸会根据pH不同带有不同电荷，在电场中受力大小不同，因此跑的速度不同，根据这个原理可将其分开。电泳缓冲液的pH在6-9之间，离子强度0.02-0.05为最适。常用1％的琼脂糖作为电泳支持物。琼脂糖凝胶约可区分相差100bp的DNA片段，其分辨率虽比聚丙烯酰胺凝胶低，但它制备容易，分离范围广。普通琼脂糖凝胶分离DNA的范围为0.2-20kb，利用脉冲电泳，可分离高达10-7bp的DNA片段。DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时有电荷效应和分子筛效应。DNA分子在高于等电点的pH溶液中带负电荷，在电场中向正极移动。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷，因此它们能以同样的速率向正极方向移动，通过电泳能把不同大小的核酸分子分离[黄永莲，琼脂糖凝胶电泳实验技术研究.湛江师范学院学报,2009,30(6):83-85.；蔡培原电泳技术研究进展及应用.生命科学仪器,2008,6(4):3-7.]。一般正在凝胶电泳的核酸链中都嵌入了荧光染料，比如溴化乙锭，GeneFinder，SYBERGreenl等，这些染料在一定的波长光下能发出荧光，便于对目标核酸条带的鉴定和分离[MillerSE,Taillon-MillerP,KwokPY.Cost-effectivestainingofDNAwithSYBRGreeninpreparativeagarosegelelectrophoresis.Biotechnique，1999，27(1):34-36.]，一般在做琼脂糖凝胶电泳的时候都会添加一道已知分子量大小的核酸混合物作为对照(Marker)，通过和核酸Marker做对比就能够清晰的分辨出目的条带，然后使用刀片切割出这条发光的琼脂糖凝胶，此过程叫切胶。传统的琼脂糖凝胶的切胶回收过程中，一般使用人工手动切胶，为了能够清晰的看到核酸条带，在切胶的过程中需要紫外光或蓝光照射以便激发荧光染料，紫外和蓝光对人眼都有一定的危害，同时荧光染料有一定的毒性，这使得切胶过程不但繁琐，而且有一定的健康风险。切胶完成后还需要溶胶，吸附，漂洗和洗脱溶解等多步回收操作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，解决了现有技术中需要人工切胶回收费时费力，有毒有害的技术问题。本专利技术的技术手段如下：一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，利用可沿滑轨移动机械手架上搭建的有图像识别系统的切胶机械手，根据图像识别系统采集到琼脂糖凝胶上的泳道信息，通过图像识别系统向切胶机械手发出指令，切胶机械手按要求切胶。优选地，在切胶之前，通过可沿滑轨移动的机械手架上搭载的切胶机械手上的图像识别系统，识别核酸条带在琼脂糖凝胶中的位置，大小和浓度，向切胶机械手发出是否切胶和收集胶块的指令；切胶完成之后，利用可沿滑轨移动机械手架上搭载的移液机械手，通过机械控制系统向移液机械手发出指令，完成溶胶，吸附，漂洗和洗脱等核酸回收。优选地，具体包括以下步骤：1)电泳：放置制备好的琼脂糖凝胶到电泳槽中，机械控制系统向移液系统发出指令，向电泳槽中添加足量的电泳缓冲液，核酸样品添加后，电源控制系统向电泳槽电源发出开关指令，电泳开始；2)切胶：电源管理系统向激发光光源发出通断指令，使琼脂糖凝胶上的核酸条带显色，通过可沿滑轨移动的机械手架上搭载的切胶机械手的图像识别系统采集核酸片段大小，相对位置，亮度等参数，判断哪条条带是目标，然后向切胶机械手发出指令切胶，并把胶块移动到相应的收集管中；3)溶胶：机械控制系统向移液机械手发出指令，移液机械手从试剂瓶中转移溶胶液到胶块收集管中，电源控制系统向机械手架上的加热模块发出指令，加热溶胶；4)吸附：机械控制系统向移液机械手发出指令，移液机械手把溶胶液从胶块收集管转移到核酸吸附柱中，电源控制系统向抽滤泵系统发出指令，抽滤；5)漂洗：机械控制系统向移液机械手发出指令，移液机械手向核酸吸附柱中添加漂洗液，电源控制系统向抽滤泵系统发出指令，抽滤；6)洗脱：机械控制系统向移液机械手发出指令，移液机械手向核酸吸附柱中添加低盐缓冲液或纯洁水，抽滤或离心收集。优选地，在步骤1)中，在电泳之前需要配制好琼脂糖凝胶，胶的浓度可以根据核酸分子量的大小调整，称取琼脂糖粉添加到一定比例的缓冲液中，加热溶解，稍微冷却后添加适量核酸荧光染料，充分混匀，然后倒入制胶板中冷却凝固，把凝固的琼脂糖凝胶放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，其特征在于，利用可沿滑轨移动机械手架上搭载的有图像识别系统的切胶机械手，根据图像识别系统采集到琼脂糖凝胶上的核酸片段条带信息，通过机械控制系统切胶机械手发出指令，切胶机械手按指令要求切胶。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，其特征在于，利用可沿滑轨移动机械手架上搭载的有图像识别系统的切胶机械手，根据图像识别系统采集到琼脂糖凝胶上的核酸片段条带信息，通过机械控制系统切胶机械手发出指令，切胶机械手按指令要求切胶。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，其特征在于，在切胶之前，通过可沿滑轨移动的机械手架上搭载的切胶机械手上的图像识别系统，识别核酸条带在琼脂糖凝胶中的位置，大小和浓度特征参数，向切胶机械手发出是否切胶和收集胶块的指令；切胶完成后，利用可沿滑轨移动机械手架上搭载的移液机械手，通过机械控制系统向移液机械手发出指令，自动完成溶胶，吸附，漂洗，洗脱过程的移液操作。3.根据权利要求1或2所述的基于图像识别的核酸切胶回收自动化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)电泳：放置制备好的琼脂糖凝胶到电泳槽中，电源控制系统向蠕动泵发出指令，向电泳槽中添加足量的电泳缓冲液，核...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红明，
申请(专利权)人：上海爪鸽医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31